UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO PRÓ-REITORIA ACADÊMICA COORDENAÇÃO GERAL DE PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

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1 UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO PRÓ-REITORIA ACADÊMICA COORDENAÇÃO GERAL DE PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL MARIA CÉLIA ALVES FEITOSA LODO DE ESGOTO: ALGUMAS APLICAÇÕES EM ENGENHARIA ORIENTADORES: Prof. Dr. Sílvio Romero de Melo Ferreira Prof. Dr. Joaquim Teodoro Romão de Oliveira Recife 2009

2 Maria Célia Alves Feitosa LODO DE ESGOTO: ALGUMAS APLICAÇÕES EM ENGENHARIA Dissertação apresentada à Universidade Católica de Pernambuco como requisito parcial, exigido pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Concentração em Materiais de Construção, orientada pelos Professores Sílvio Romero de Melo Ferreira e Joaquim Teodoro Romão de Oliveira. Recife 2009

3 F311l Feitosa, Maria Célia Alves Lodo de esgoto : algumas aplicações em engenharia / Maria Célia Alves Feitosa ; orientadores Silvio Romero de Melo Ferreira, Joaquim Teodoro Romão de Oliveira, f. : il. Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica de Pernambuco. Pró-reitoria Acadêmica. Coordenação de Pós-graduação. Mestrado em Engenharia Civil, Materiais de construção. 2.Lodo de esgoto. 3. Solos. I. Título. CDU 691

4 Maria Célia Alves Feitosa LODO DE ESGOTO: ALGUMAS APLICAÇÕES EM ENGENHARIA Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Católica de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil, na área de Concentração em Engenharia das Construções. Aprovada por: Prof. Dr.Silvio Romero de Melo Ferreira Orientador Prof. Dr. Joaquim Teodoro Romão de Oliveira Co - Orientador Prof. Dr. Romilde Almeida de Oliveira Examinador Interno Profª. Drª. Maria Cristina Moreira Alves Examinadora Externa Recife 2009

5 Dedico esta dissertação aos meus pais João (In Memória) e Natalice que sempre orientaram, incentivaram e lutaram para que os filhos estudassem.

6 AGRADECIMENTOS A Deus por mais esta conquista, por me ajudar em meu crescimento profissional, por ter colocado pessoas maravilhosas em meu caminho durante esta trajetória. A minha família pela compreensão, confiança e estímulo para que eu chegasse tão longe. Aos meus Professores e Orientadores Silvio Romero de Melo Ferreira e Joaquim Teodoro Romão de Oliveira, pela amizade, paciência, orientação, apoio e contribuições valiosas em todas as etapas deste trabalho. À Universidade Católica de Pernambuco (UNICAP), pela bolsa de estudos e em especial ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil pelo apoio e receptividade. À Rede CCI/FIUC pela oportunidade de desenvolver parte do trabalho de pesquisa (Formação de técnicos para melhorar a qualidade de solos em países em desenvolvimento). A todos os professores do mestrado Antonio Oscar da Fonte, Eliana Cristina Barreto Monteiro, Fernando Artur Nogueira Silva, Maria da Graça de Vasconcelos Xavier Ferreira, Paulo Roberto do Lago Helene, Romilde Almeida Oliveira. À Professora Arminda Saconni, pela presteza em conseguir o material dos ensaios. Ao Engenheiro Otacílio Cantarelli pela presteza e gentileza com que sempre me atendeu. À TECOMAT, pela gentileza de realizar a retificação dos corpos-de-prova de concreto em seu laboratório. Ao laboratório de Análises químicas da UNICAP, na pessoa do Prof. Sergio Paiva pela realização das análises químicas. Aos laboratoristas do laboratório de Materiais de Construção da Universidade Católica de Pernambuco, André Miranda e Washington Espósito, pela importante ajuda prestada nos experimentos e ensaios. Ao laboratorista do laboratório de Topografia, Waldemar de Melo Brito pela presteza constante nos ensaios de solo. Às funcionárias e amigas da secretaria de Engenharia Civil Luzinete Menezes e Raimunda Ferreira da Silva, sempre dispostas a ajudar no que fosse necessário. A todos os amigos do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Ângela Cristina, Brunno Onofre e Célia Cavalcante. Por fim, agradeço aos que de todas as formas contribuíram nesta conquista.

7 RESUMO O uso de resíduos pela indústria da construção civil vem se consolidando como prática para a sustentabilidade, atenuando o impacto ambiental gerado pela disposição inadequada de resíduos. Devido às suas características de produção, a indústria da Construção Civil possui uma enorme capacidade para absorver estes resíduos como parte de sua matéria prima. O objetivo deste trabalho é de contribuir com os estudos alternativos do aproveitamento do lodo de esgoto gerados em estações de tratamento no melhoramento do solo colapsível e em substituição parcial do agregado miúdo no concreto. Foram utilizados lodos, já ambientalmente tratados para uso, da Estação de Tratamento Esgoto (ETE) Mangueira nas doses equivalentes a 25, 50 e 75 Mg ha -1 e da ETE Curado nas proporções de 5%, 10% e 15%. Para a caracterização e analise da interação do solo com o lodo e com o cimento foram realizados ensaios físicos, químicos, de microscopia eletrônica de varredura, condutividade hidráulica, mobilidade química, edométricos simples e duplos, resistência à compressão, índice esclerométrico, velocidade ultra-sônica e absorção por capilaridade. Os resultados permitem concluir que a adição de lodo ao solo causa uma redução no índice de vazios, melhora o empacotamento das partículas, reduz a colapsibilidade do solo para um mesmo peso específico aparente seco, mostrando ser um método promissor para o melhoramento de solos colapsíveis. O acréscimo da porcentagem de lodo ao concreto como fração do agregado miúdo, reduz a resistência à compressão e a absorção de água em relação ao concreto de referência com agregado convencional. Os resultados, ainda que preliminares, indicam que o uso do lodo de esgoto, como parte do agregado miúdo ao concreto, mesmo para edificações de pequeno porte, devem ter uso restrito e estudos mais detalhados devem ser realizados. Palavras chave: Lodo de esgoto, solo-lodo, concreto, construção civil.

8 ABSTRACT The use of building residues has been consolidated as a way to get sustainability in civil construction industry as well as it has provided decreases in environmental impacts that arise from inadequate disposal of such material. Due to its specific production features, building industry has a large field where one can use these residues as raw material. The objective of this work is to contribute with studies about the possibilities of using sewage sludge as a way to improve colapsive soil features and as small size concrete aggregates. Sewage sludge with 25, 50 and 75 Mg ha -1 from Mangueira and Curado Treatment Plants were used with addition of about 5%, 10% and 15%. To obtain the characterization of sewage sludge properties and to analyze its interaction with the soil and the cement of concrete specimens several tests were performed, such as: physical and chemical tests, scanning electron microscopy tests, hydraulic conductivity tests, chemical mobility tests, compression strength tests, sclerometric tests and ultrasonic pulse velocity tests. Obtained results allowed concluding that the addition of sewage sludge in the soil contributed to decrease in its void index, improved its atomic packing factor, reduced its collapsibility to the same apparent specific dry weight showing, this way, that this procedure can be useful to improve collapsible soils performance. It was also observed that when one increases the proportion of sewage sludge in substitution to small size concrete aggregates the compression strength and water absorption decreases when compared to a concrete made with usual aggregates. In spite of being preliminary results, obtained behavior indicates that the use of sewage sludge in substitution to a part of small size concrete aggregate should be used with care, even in small buildings and advanced studies are needed to exploit its use as a building material. Key works: Sewage Sludge, Soil Sludge, Concrete, Building Industry.

9 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 2.1 Teor de sólidos 28 Figura 2.2 Decantador - ETE Curado 29 Figura 2.3 Leito de secagem - ETE Curado 30 Figura 2.4 ETE Mangueira 36 Figura 2.5 ETE Curado 39 Figura 2.6 Fluxograma do processo de agregado leve de lodo 42 Figura 2.7 Fluxograma do processo CCBA de fabricação de agregado leve 43 Figura 3.1 Lodo seco ETE Curado 48 Figura 3.2 Lodo peneirado ETE Curado 48 Figura 3.3 Solo natural 49 Figura 3.4 Colunas de PVC com amostras do solo natural e com misturas de solo-lodo equivalentes a 25, 50 e 75 Mg ha -1 - ETE Mangueira 50 Figura Permeâmetro de paredes flexíveis para obtenção da condutividade hidráulica - ETE Mangueira 52 Figura Molde de compactação no início e após a compactação estática dos corpos de prova. 54 Figura Procedimento de moldagem das células edométricas 55 Figura 3.8- Ensaio de abatimento de tronco de cone 60 Figura 3.9 Ensaio de resistência à compressão 62 Figura 3.10 Ensaio de velocidade ultra- sônica 63 Figura 3.11 Ensaio de absorção por capilaridade 64 Figura 4.1 Curvas granulométricas solo, lodo e misturas solo-lodo com 25, 50 e 75 Mg ha -1 ETE Mangueira e 5 %, 10 % e 15 % ETE Curado. 67 Figura 4.2 Curvas de compactação solo, lodo e misturas solo-lodo com 25, 50 e 75 Mg ha -1 ETE Mangueira e 5 %, 10 % e 15 % ETE Curado. 68

10 Figura 4.3 Curva da porcentagem de lodo versus umidade versus peso específico aparente seco máximo para 25, 50 e 75 Mg ha -1 ETE Mangueira e 5 %, 10 % e 15 % ETE Curado. 68 Figura 4.4 Índices físicos do solo natural e das misturas solo-lodo para 25, 50 e 75 Mg ha -1 - ETE Mangueira. 70 Figura 4.5 Eletromicrografia da contextura do solo, lodo e das misturas solo-lodo 25, 50 e 75 Mg ha -1 - ETE Mangueira. 71 Figura 4.6 Condutividade hidráulica do solo e misturas solo-lodo- ETE Mangueira 72 Figura 4.7 Índice de vazios x tensão vertical de consolidação em ensaios edométrico simples para peso específico aparente seco de 15,00 kn/m 3 - ETE Curado 76 Figura 4.8 Deformação volumétrica específica x tensão vertical de consolidação em ensaios edométricos simples para peso específico aparente seco de 15,00 kn/m 3 - ETE Curado. 77 Figura 4.9 Índice de vazios x tensão vertical de consolidação em ensaios edométrico simples para peso específico aparente seco de 17,00 kn/m 3 - ETE Curado 78 Figura 4.10 Deformação volumétrica específica x tensão vertical de consolidação em ensaios edométricos simples para peso específico aparente seco de 17,00 kn/m Figura 4.11 Potencial de colapso x tensão vertical de consolidação em ensaios edométrico simples para peso específico aparente seco de 15,00 kn/m 3 -ETE Curado. 80 Figura Potencial de colapso x tensão vertical de consolidação em ensaios edométrico simples para peso específico aparente seco de 17,00 kn/m 3 - ETE Curado. 81 Figura 4.13 Porcentagem de volume da cada amostra do sólido, lodo, água e ar. 82 Figura 4.14 Índice de vazios x tensão vertical de consolidação em ensaios Edométricos duplos para peso específico aparente seco de 15,00 kn/m 3 - ETE Curado. 84 Figura 4.15 Deformação volumétrica específica x tensão vertical de consolidação em ensaios edométricos duplos para peso específico aparente seco de 15,00 kn/m 3 - ETE Curado. 85 Figura 4.16 Índice de vazios x tensão vertical de consolidação em ensaios edométricos duplos para peso específico aparente seco de 17,00 kn/m 3 - ETE Curado. 86 Figura 4.17 Deformação volumétrica específica x tensão vertical de consolidação em ensaios edométricos duplos para peso específico aparente seco de 17,00 kn/m Figura 5.1 Curvas Granulométricas dos agregados 90

11 Figura Velocidade ultra sônica x idade, concreto convencional, com lodo de esgoto e com RCD* ; (a) a/c = 0,57 ; (b) a/c = 0, Figura 5 3 Índice esclerométrico x idade, concreto convencional, com lodo de esgoto e com RCD* ; (a) a/c = 0,57 ; (b) a/c = 0, Figura 5.4 Resistência à compressão versus idade, concreto convencional, com lodo de esgoto, com RCD* e CLE **; (a) a/c = 0,57 ; (b) a/c = 0, Figura 5.5 Absorção por capilaridade versus tempo, com concreto convencional e com lodo de esgoto; (a) a/c = 0,57 ; (b) a/c = 0,65. 96

12 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 Valores de ph, Condutividade Elétrica (CE), Cu ++ ++, Zn ++, Fe ++, Cd ++ do solo e misturas solo-lodo ETE Mangueira. 37 Tabela 2.2 Valores médios da análise química dos efluentes coletados com 15, 30, 45 e 60 dias de lixiviação ETE Mangueira. 37 Tabela 2.3- Análise química do teor de metais presentes no lodo. 40 Tabela Descrição dos ensaios para o solo, lodo e misturas solo-lodo 47 Tabela 3.2: Traço e consumo do concreto por m 3 (a/c=0,57) 59 Tabela 3.3: Traço e consumo do concreto por m 3 (a/c=0,65) 60 Tabela 3.4: Programa experimental do concreto para relação a/c = 0,57 e a/c= 0,65 61 Tabela 4.1. Peso específico real dos grãos e frações do solo, lodo e das misturas solo- lodo ETE Mangueira e Curado 66 Tabela 4.2 Índices físicos do solo, lodo e misturas solo lodo ETE Mangueira e Curado 67 Tabela 4.3 Índices físicos do solo, lodo e misturas solo lodo ETE Mangueira 69 Tabela 4.4. Caracterização química do solo, lodo e da mistura solo-lodo 25, 50 e 75 Mg ha -1 ETE Mangueira. 73 Tabela Caracterização química do solo, lodo e da mistura solo-lodo 5 %, 10 % e 15 % - ETE Curado 74 Tabela Potenciais de colapso dos ensaios edométricos simples (γ s = 15,00 kn/m 3 e γ s = 17,00 kn/m 3 - ETE Curado. 80 Tabela 4.7 Porcentagem de volume de cada componente da mistura 82 Tabela 4.8 Coeficientes e Parâmetros dos ensaios Edométricos duplos com amostras de solo e misturas solo-lodo com peso específico seco de 15,00kN/m Tabela 4.9 Coeficientes e Parâmetros dos ensaios Edométricos duplos com amostras de solo e misturas solo-lodo com peso específico seco de 17,00kN/m Tabela 5.1 Valores da velocidade da onda ultra-sônica 91 Tabela 5.2 Classificação da qualidade do concreto em função da velocidade de propagação da onda ultra - sônica 92

13 Tabela Valores da velocidade da onda ultra-sônica 93 Tabela 5.4 Valores da resistência à compressão 94 Tabela 5.5 Resultado dos ensaios de absorção capilar após 72 horas 96 Tabela Valores da absorção por capilaridade 96

14 LISTA DE ABREVIATURAS ABES Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ALL Agregado leve de lodo CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental CLE Cinzas de lodo de esgoto COMPESA Companhia Pernambucana de Saneamento CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente DBO Demanda Bioquímica de oxigênio ETE Estação de Tratamento de Esgoto EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária FIUC Federação Internacional das Universidades Católicas IPA - Instituto Agronômico de Pernambuco IPT Instituto de Pesquisa Tecnológica/SP LE Lodo de Esgoto MEV Microscopia Eletrônica de Varredura MUE Máquina Universal de Ensaios RCD Resíduos de Construção e Demolição SABESP Saneamento Básico do Estado de São Paulo SANEPAR Companhia de Saneamento do Paraná UASB Reator anaeróbio de fluxo ascendente de manta de lodo UNICAP Universidade Católica de Pernambuco

15 SUMÁRIO Lista de Ilustrações Lista de Tabelas Lista de Abreviaturas CAPÍTULO 1 18 INTRODUÇÃO Justificativa e Relevância Objetivos Objetivo geral Objetivos específicos Estrutura da dissertação 20 CAPÍTULO 2 22 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Classificação das águas de esgotamento Sistemas de esgoto Evolução dos sistemas de esgoto Esgotamento sanitário Tratamento dos esgotos Tratamento da fase líquida Tratamento da fase sólida Legislação vigente Processo de tratamento das Estações de Tratamento de Esgotos da Mangueira e Curado 35

16 2.7 Aplicação do lodo de esgoto na indústria da construção civil 39 CAPÍTULO 3 47 MATERIAS E MÉTODOS Programa experimental: solo, lodo e misturas solo lodo Preparação das amostras de solo e da mistura solo-lodo Métodos dos Ensaios Caracterização Física Ensaio de Mobilidade Química Ensaio de Microscopia Eletrônica de Varredura Ensaio de Condutividade Hidráulica Ensaio Edométrico Duplo e Simples Caracterização química do solo, lodo e misturas solo-lodo Utilização do lodo de Esgoto como agregado miúdo em Concreto Dosagem do concreto Moldagem dos corpos-de-prova Realização dos ensaios Ensaio de Resistência à Compressão Ensaio de Esclerometria Ensaio de Velocidade ultra sônica Absorção por capilaridade Ensaio de Absorção por capilaridade 63 CAPÍTULO 4 65 RESULTADOS E DISCUSSÕES Caracterização física do solo, dos lodos e das misturas solo-lodo Ensaio de Mobilidade Química do solo e das misturas solo-lodo ETE Mangueira Análise Micro estrutural do solo e da mistura solo-lodo - ETE Mangueira 70

17 4.4 Condutividade Hidráulica Caracterização química do solo, lodo e da mistura solo-lodo Análise da Compressibilidade Ensaios Edométricos Ensaios Edométricos Simples Ensaios Edométricos Duplo 83 CAPÍTULO 5 90 APLICAÇÕES DO LODO EM CONCRETO Concreto com Agregado Convencional e Agregado de Solo-Lodo Caracterização física do agregado miúdo e graúdo Características dos corpos-de-prova Velocidade Ultra-Sônica Índice Esclerométrico Resistência à Compressão Absorção por Capilaridade 95 CAPÍTULO 6 97 CONCLUSÕES 97 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 99 APÊNDICE A - Tabelas dos Índices Físicos Iniciais e Finais no Solo e Solo-Lodo Edométricos Simples e Duplos 107 APÊNDICE B Tabelas e Figuras da Caracterização Física e Mecânica dos corpos-de-prova 112

18 18 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1.1 Justificativa e Relevância Um dos maiores problemas ambientais a serem enfrentados pela humanidade neste século, é a grande quantidade de resíduos gerados nos centros urbanos. Os resíduos sólidos e líquidos urbanos (lixo, resíduos de ETE e de tratamento industrial), muitas vezes acumulados no ambiente sem o adequado tratamento ou utilização que possibilite sua reciclagem, tornaram se dentre outros, agentes causadores da poluição nas grandes áreas urbanas (GEYER, 2001). Não tendo destino certo, partes destes resíduos acabam sendo encaminhadas aos aterros sanitários urbanos quando estes têm capacidade. Como o desenvolvimento sustentável é a única alternativa de se conceber a sobrevivência do planeta, levando em consideração o desenvolvimento tecnológico e as condições necessárias à continuidade da vida, foram criadas leis de proteção ambiental com relação à gestão de lodos e resíduos. Nas grandes cidades, a legislação ambiental restringe cada vez mais a disposição do lodo em aterros, como também à escassez de locais adequados e os altos custos. Sendo então necessário, o desenvolvimento e a implementação de alternativas que substituam de maneira eficiente o simples descarte desses resíduos em aterros (SANTOS 2003). A Agenda 21 na Conferência Mundial do Meio Ambiente Rio 92, de acordo com Fernandes (1999) reconhece a importância da destinação destes resíduos, quando incluiu no capítulo 21 o tema Manejo ambientalmente saudável dos resíduos e questões relacionadas com esgotos definindo quatro programas como sendo prioritários: a redução da produção de resíduos, o aumento ao máximo de reutilização e reciclagem, a promoção de depósitos e tratamento ambientalmente saudável e a ampliação do alcance dos serviços que se ocupam com resíduos.

19 19 No Brasil, o ministério do Meio Ambiente estima que cerca de 10% dos esgotos urbanos são tratados nas Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) antes de serem lançados aos rios. Deste tratamento resulta a produção de um lodo rico em matéria orgânica e em nutrientes, denominado de lodo de esgoto, cuja disposição final é problemática, chegando a representar 60 % do custo de operação das estações de tratamento (CAMARGO; BETTIOL, 2000). A disposição final inadequada deste resíduo anula parcialmente os benefícios da coleta e tratamento dos efluentes. Portanto, um destino adequado deve ser dado a esse resíduo e, para tal, vêm sendo realizados diversos estudos no sentido de reciclar este resíduo como matéria prima para produção de outros materiais. A busca de soluções economicamente e ambientalmente vantajosas para os diversos tipos de resíduos sólidos gerados continua sendo um desafio, e entre eles a disposição final do lodo de esgoto. É neste contexto que este trabalho busca alternativas capazes de auxiliar na discussão da gestão da disposição final do lodo de esgoto através de sua reciclagem e emprego na fabricação de materiais de construção civil como agregado leve e no melhoramento de solos. Esta dissertação é resultado dos desdobramentos de um Projeto de Pesquisa intitulado Uso do Lodo de Esgoto em Plantas Condimentares e Medicinais na Zona da Mata do Estado de Pernambuco, Brasil, financiado pela Federação Internacional das Universidades Católicas (FIUC). 1.2 Objetivos Objetivo geral Esta pesquisa tem por objetivo estudar a caracterização física, química e mecânica de um solo e da amostra solo-lodo com diferentes proporções para uso no melhoramento de solos colapsíveis e a potencialidade da utilização como agregado leve no concreto.

20 Objetivos específicos Realizar a caracterização físico-química do solo e do lodo de esgoto de 2 (duas) Estações de Tratamento Esgoto da Região Metropolitana do Recife RMR. Estação de Tratamento de Mangueira e Estação de Tratamento do Curado. Estudar a interação físico-químico de um solo arenoso com lodo de esgoto, em diferentes proporções. Avaliar os efeitos de diferentes proporções de lodo de esgoto, na mistura para uso em concreto, como agregado e comparar com resultados de outras pesquisas. Verificar as possíveis aplicações do lodo de esgoto na Engenharia Civil para melhoramento do solo e como agregado leve ao concreto. 1.3 Estrutura da dissertação A estrutura da dissertação é composta por seis capítulos e está organizada da seguinte maneira: Neste Capitulo 1, como já apresentado, consta a introdução, os objetivos da pesquisa e a estrutura da dissertação. O Capitulo 2 trata da revisão bibliográfica sobre o sistema de esgotamento sanitário abordando desde a geração dos esgotos até o seu tratamento e disposição final, além de uso na construção civil. O Capitulo 3 é a descrição dos programas experimentais da pesquisa e metodologia adotada para realização dos ensaios. O Capitulo 4 apresenta a análise e interpretação dos resultados obtidos por meio dos ensaios de laboratório.

21 21 O Capitulo 5 apresenta a análise e interpretação dos resultados dos corpos-de-prova de concreto obtidos por meio dos ensaios de laboratório. O Capitulo 6 apresenta o resumo das principais conclusões da dissertação e são sugeridas linhas de investigação para o desenvolvimento de novas pesquisas. Ao final apresentam-se as referências bibliográficas.

22 22 CAPÍTULO 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Classificação das águas de esgotamento A expansão demográfica e o desenvolvimento tecnológico trazem como conseqüência imediata o aumento de consumo de água e a ampliação constante do volume de águas residuais. Essas águas, conjuntamente com as de escoamento superficial e de possíveis drenagens subterrâneas, formarão as vazões de esgotamento ou simplesmente esgotos. De acordo com sua origem, os esgotos podem ser classificados em esgoto sanitário ou doméstico, que tem origem na vazão correspondente ao desempenho das atividades domésticas, esgoto industrial que é gerado através das atividades industriais e o esgoto pluvial que tem sua vazão gerada a partir da coleta de águas de escoamento superficial originada das chuvas e, em alguns casos, lavagem das ruas e de drenos subterrâneos (AZEVEDO NETTO, 1977). 2.2 Sistemas de Esgotos Segundo Pera (1977), denomina-se sistema de esgoto um conjunto estrutural que compreende canalizações coletoras funcionando por gravidade, unidades de tratamento e de recalque quando imprescindíveis, obras de transporte e de lançamento final, além de uma série de órgãos acessórios indispensáveis para que o sistema funcione e seja operado com eficiência, rapidez e segurança. Sendo chamado de rede coletora um conjunto de condutos e obras destinadas a coletar e transportar as vazões para um determinado local, ou seja, a rede coletora é apenas um componente do sistema de esgotamento. 2.3 Evolução dos Sistemas de Esgotamento Segundo Azevedo Netto (1984), a coleta das águas servidas já era uma preocupação das civilizações antigas. Em 3750 a.c., eram construídas galerias de esgoto em Nípur (Índia) e na Babilônia. E em 3100 a. C., já existiam banheiros com esgotos canalizados em manilhas cerâmicas rejuntadas com gesso.

23 23 No final do século XII, foi retomada a construção de sistemas de drenagem pública de águas de escoamento superficial e o encanamento subterrâneo de águas servidas, inicialmente para fossas domésticas e posteriormente para os canais pluviais. E a partir do século XIV, tiveram origem as primeiras leis públicas sobre a instalação, controle e uso destes serviços, (METCALF; EDDY, 1977). O destino dos esgotos e do lixo urbano, já era considerado um problema a partir do século XVI, com a crescente poluição dos mananciais de água. Com o desenvolvimento do abastecimento de água passou-se a empregar o sistema de bombeamento com máquinas movidas a vapor e a utilização de tubos de ferro para recalcar a água, (AZEVEDO NETTO, 1984). No final do século XVII, as mudanças agrárias e a revolução industrial provocaram profundas alterações na vida das cidades e, consequentemente, nas instalações sanitárias. A distribuição de água e as descargas hídricas para evacuar o esgoto, provocaram a saturação do solo, contaminando as ruas e o lençol freático. Primeiramente, algumas cidades tentaram o emprego de fossas individuais, que sem manutenção adequada tornaram-se fontes de geração de doenças, (AZEVEDO NETTO, 1984). As décadas de 1830 a 1840 podem ser destacadas como as mais importantes na história da Engenharia Sanitária. Em 1847, tornou-se compulsório o lançamento de todas as águas residuárias nas galerias públicas. Assim foi que surgiu o sistema unitário de esgotamento. O sistema separador absoluto foi inventado mais tarde, em 1879, e aplicado pela primeira vez na cidade de Memphis, Tennessee, Estados Unidos, (AZEVEDO NETTO, 1977). No Brasil, graças ao trabalho de Saturnino de Brito e de outros engenheiros, a partir de 1912 generalizou-se o sistema separador absoluto. O desenvolvimento científico e tecnológico da humanidade fez com que o homem tomasse consciência da necessidade de criar sistemas eficazes de saneamento onde se garantisse o abastecimento da água potável e recolhimento das águas residuárias, bem como condições favoráveis de reciclagem na natureza.

24 Esgotamento Sanitário No Brasil, o sistema de coleta e transporte coletivo dos esgotos não inclui as águas pluviais, pois se utiliza o sistema separador absoluto de esgotamento sanitário. São partes constitutivas desse sistema a coleta e o transporte de esgotos, o tratamento e a disposição final Coleta e Transporte de Esgotos Os esgotos coletados são conduzidos por meio de tubulações às Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). Normalmente, funcionam como condutos livres, podendo também funcionar como conduto forçado em alguns trechos. Os esgotos são coletados e transportados a partir das edificações que conduzem o efluente até a rede coletora através de ramais prediais. Através de coletores secundários, esses esgotos são lançados na rede coletora que os encaminha ao coletor tronco que recebe estas contribuições e transporta-os para um interceptor ou emissário (FONTES, 2003) Tratamento dos esgotos De acordo com Pergorini et al. (2003), aproximadamente 40% da população brasileira dispõe de coleta de esgotos, e apenas cerca de 10% do esgoto coletado sofre algum processo de tratamento. O esgoto sanitário é constituído de 99,9 % de água e 0,1 % de sólidos totais (orgânicos e inorgânicos; suspensos e dissolvidos), além de microorganismos. Devido a este 0,1 % de sólidos presentes no esgoto, é necessário tratá-lo. (TSUTIYA; HIRATA, 2001, VON SPERLING, 1996a). O tratamento dos esgotos pode ser dividido em duas fases: fase líquida e fase sólida. A fase líquida pode ser composta por esgotos domésticos, esgoto industrial e esgoto pluvial. A fase sólida é composta por subprodutos gerados durante o tratamento da fase líquida (FONTES, 2003). Os níveis de tratamento, bem como sua eficiência, delimitam a remoção dos poluentes de maneira a adequar o lançamento a uma qualidade desejada.

25 Tratamento da fase líquida Os níveis de tratamento na fase líquida, segundo Von Sperling (1996a), são: preliminar, primário, secundário e, eventualmente, terciário. A seguir são resumidos estes níveis de tratamento: Preliminar: constitui-se na remoção de sólidos em suspensão grosseiros (materiais de maiores dimensões e areia). A remoção dos sólidos grosseiros é feita, normalmente, por meio de grades e a areia é removida através de unidades denominadas de caixa de areia ou desarenador; Primário: remove parte dos sólidos em suspensão sedimentáveis e parte da matéria orgânica, utiliza-se opções físicas como peneiramento e sedimentação, reduzindo a matéria orgânica no efluente. Os esgotos fluem vagarosamente pelos decantadores, permitindo com isto que os sólidos de maior densidade sedimentem gradualmente no fundo, formando o lodo primário bruto com materiais flutuantes como graxas e óleos, de menor densidade. Secundário: se processa principalmente a remoção de sólidos em suspensão e dissolvidos e matéria orgânica sedimentável e, eventualmente, nutrientes como nitrogênio e fósforo. São utilizados principalmente os processos de tratamento como sistemas de lagoas de estabilização, sistemas de lodo ativados e sistemas aeróbios com biofilmes. Destacam-se os principais sistemas de tratamento de esgoto em níveis secundário: a) Sistemas de lagoas de estabilização É um sistema de tratamento de esgoto muito utilizado no Brasil devido ao seu baixo custo, simplicidade operacional e às condições climáticas. E pode ser realizado de quatro maneiras diferentes. Lagoa Facultativa: Neste tipo de sistema, a DBO (demanda bioquímica de oxigênio) solúvel e finamente particulada é estabilizada anaerobicamente por bactérias dispersas no meio líquido, ao passo que a DBO suspensa é estabilizada por bactérias no fundo da lagoa.

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